JP2006336591A - Abnormality determination device for oxygen sensor - Google Patents

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Masanobu Kanamaru
昌宣 金丸
Yutaka Sawada
裕 澤田
Kenji Tashiro
憲璽 田代
Yasushi Iwasaki
靖志 岩▲崎▼
Masaya Kawamichi
雅也 川路
Takashi Matsui
貴志 松井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality detection device for an oxygen sensor suitably detecting abnormality of an oxygen sensor. <P>SOLUTION: The abnormality detection device 100 for an oxygen sensor 10 is disposed between the air and exhaust gas emitted when an internal combustion engine burns air-fuel mixture with a predetermined air-fuel ratio, and is provided with a detection element 1 generating an electromotive force depending on oxygen partial pressure difference between the air and the exhaust gas. The abnormality detection device includes a first control means and a diagnosing means. The first control means executes a first control wherein, when an output signal 11a is below a first threshold value 12, the first control means changes the air-fuel ratio 14 to be a first target value 15 richer than a theoretical air fuel ratio, and when the output signal 11a exceeds a second threshold value 13, the first control means changes the air-fuel ratio 14 to be a second target value 16 leaner than the theoretical air fuel ratio. The diagnosing means performs a control for diagnosing presence or absence of an abnormality of the oxygen sensor 10. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸素センサの異常検出装置に関する。   The present invention relates to an abnormality detection device for an oxygen sensor.

ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関には、排気ガス中に含まれる有害成分を除去するため排気ガス浄化システムが配備されている。この排気ガス浄化システムを有効に機能させるためには、内燃機関で燃焼される大気(空気)と燃料との混合割合、すなわち空燃比を厳密にコントロールすることが重要である。そこで、内燃機関の排気通路中に排気ガスの酸素分圧を検出する酸素センサを設置して理想的な空燃比(ストイキ)が得られるようにフィードバック制御を行っている。   An internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine is provided with an exhaust gas purification system in order to remove harmful components contained in the exhaust gas. In order for this exhaust gas purification system to function effectively, it is important to strictly control the mixing ratio of the air (air) combusted in the internal combustion engine and the fuel, that is, the air-fuel ratio. Therefore, an oxygen sensor that detects the oxygen partial pressure of the exhaust gas is installed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and feedback control is performed so that an ideal air-fuel ratio (stoichiometric) can be obtained.

図10(A)は、一般的な酸素センサにおける検出素子部を示した図である。酸素センサ100は、排気通路120内に突出するように配設された筒型の検出素子部101を備えている。検出素子部101は内面側に大気(空気)Airが導入され、外面側にはセンサカバー102を通過した排気ガスEGが接触するように形成されている。図10(B)は、図10(A)中のCR内の検出素子部101の断面構造を示した図である。図10(B)で示すように、検出素子部101は固体電解質107を間にして内側に大気電極105、外側に排気電極106を被覆した構造を有している。固体電解質107は酸素(O)がイオン化(O2-)した状態でその内部を移動可能な物質、例えばジルコニアなどによって形成されている。 FIG. 10A is a diagram showing a detection element portion in a general oxygen sensor. The oxygen sensor 100 includes a cylindrical detection element unit 101 disposed so as to protrude into the exhaust passage 120. The detection element unit 101 is formed so that air (air) Air is introduced to the inner surface side, and the exhaust gas EG that has passed through the sensor cover 102 contacts the outer surface side. FIG. 10B is a diagram showing a cross-sectional structure of the detection element portion 101 in the CR in FIG. As shown in FIG. 10B, the detection element portion 101 has a structure in which a solid electrolyte 107 is interposed and an atmospheric electrode 105 is coated on the inner side and an exhaust electrode 106 is coated on the outer side. The solid electrolyte 107 is formed of a substance that can move inside the state in which oxygen (O 2 ) is ionized (O 2− ), such as zirconia.

大気と排気ガスとには酸素分圧差があり、一般に大気側の酸素分圧が高い。その結果、酸素センサ100内では内側の大気と外側の排気ガスとの酸素分圧差が小さくなるように、酸素がイオン化し固体電解質107を介して大気側から排気ガス側へと移動する。図10(B)で図示するように、酸素分子はイオン化する過程で4価の電子(e)を受け取り、イオン化した状態から分子に戻る過程で4価の電子を放出する。このような酸素の移動に応じて検出素子部101の内外表面の電極105、106で電子の移動が生じて検出素子部101に起電力が発生する。このように酸素センサ100は、大気と排気ガスとの酸素分圧に応じた電圧を出力するので、従来から空燃比制御用のセンサとして使用されている。 There is an oxygen partial pressure difference between the atmosphere and exhaust gas, and generally the oxygen partial pressure on the atmosphere side is high. As a result, oxygen is ionized and moves from the atmosphere side to the exhaust gas side via the solid electrolyte 107 so that the oxygen partial pressure difference between the inner atmosphere and the outer exhaust gas is reduced in the oxygen sensor 100. As shown in FIG. 10B, oxygen molecules receive tetravalent electrons (e ) in the process of ionization, and emit tetravalent electrons in the process of returning from the ionized state to the molecule. In response to such oxygen movement, electrons move in the electrodes 105 and 106 on the inner and outer surfaces of the detection element unit 101, and an electromotive force is generated in the detection element unit 101. As described above, the oxygen sensor 100 outputs a voltage corresponding to the oxygen partial pressure of the atmosphere and the exhaust gas, and thus has been conventionally used as an air-fuel ratio control sensor.

ところが、図10(A)で示すように、酸素センサ100の検出素子部101に大気側と排気側とを連通するようなクラック等の異常(以下、単にクラックCKという)が発生する場合がある。検出素子部101にクラックCKがあると、排気ガスEGが検出素子部101の内側(大気電極105の側)に侵入する場合がある。このような状況が発生すると酸素センサ100が正確に機能しなくなってしまう。   However, as shown in FIG. 10 (A), an abnormality such as a crack (hereinafter simply referred to as a crack CK) may occur in the detection element portion 101 of the oxygen sensor 100 that causes the atmosphere side and the exhaust side to communicate with each other. . If the detection element unit 101 has a crack CK, the exhaust gas EG may enter the detection element unit 101 (at the atmospheric electrode 105 side). If such a situation occurs, the oxygen sensor 100 will not function correctly.

そこで、特許文献1では酸素センサの検出素子欠損(検出素子部のクラック)の有無判定する異常診断装置を提案している。この診断装置は、酸素センサの検出信号の出力分布に基づき検出素子部のクラック有無を判定して酸素センサの異常を診断する。特許文献1が提案する技術は、検出素子部にクラックが生じたときの酸素センサの出力パターンが正常時とは異なることに着目し、検出信号の出力分布を比較することで検出素子部のクラックの有無を判定している。   Therefore, Patent Document 1 proposes an abnormality diagnosis device that determines the presence or absence of a detection element defect (a crack in the detection element portion) of an oxygen sensor. This diagnosis device diagnoses the abnormality of the oxygen sensor by determining the presence or absence of cracks in the detection element portion based on the output distribution of the detection signal of the oxygen sensor. The technique proposed in Patent Document 1 focuses on the fact that the output pattern of the oxygen sensor when a crack occurs in the detection element unit is different from that in the normal state, and compares the output distribution of detection signals to detect cracks in the detection element unit. Whether or not there is.

特開2003−14683号公報JP 2003-14683 A

特許文献1の異常診断装置は、検出素子部にクラックがあるときに空燃比が理論空燃比よりもリーンであることを示す低い電圧域に偏る傾向があることを利用して正常時との区別を行っている。しかし、内燃機関の運転状態によってはリーン雰囲気に偏って(所定時間に対してリーン運転時間の割合が多い状態)運転するという状況がある。このような場合には特許文献1の装置では検出素子部のクラック有無判断を行うことが困難となる。   The abnormality diagnosis device of Patent Document 1 distinguishes from the normal state by utilizing the fact that the air-fuel ratio tends to be biased to a lower voltage range indicating that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the detection element portion has a crack. It is carried out. However, depending on the operation state of the internal combustion engine, there is a situation where the operation is biased toward a lean atmosphere (a state where the ratio of the lean operation time is large with respect to a predetermined time). In such a case, it is difficult to determine the presence or absence of cracks in the detection element unit with the apparatus of Patent Document 1.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、異常をより好適に検出する酸素センサの異常検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an abnormality detection device for an oxygen sensor that more suitably detects an abnormality.

上記課題を解決するために、本発明は、第1のガスと第2のガスとの間に配置され、前記第1のガスと前記第2のガスとの酸素分圧差に応じた起電力を発生する検出素子を備えた酸素センサの異常検出装置であって、前記第2のガスは、内燃機関が所定の空燃比で混合気を燃焼させた際に排気する排気ガスであり、前記酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行する診断手段と、前記診断手段が前記酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行する前に、前記酸素センサの出力信号に対して設定したしきい値を通過した際の該酸素センサの第1の出力信号に基づき、前記混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンまたはリッチに変更する第1の制御を実行する第1の制御手段とを有することを特徴とする。本発明によれば、内燃機関が排気する排気ガスに周期的な脈動、すなわち圧力変動を発生させることができる。これによって、例えば内燃機関に接続した排気通路に酸素センサを配設した場合において、検出素子に欠損があった場合には、欠損を通じて検出素子内に排気ガスを確実に侵入させることができる。すなわち、酸素センサの異常診断を実行する前に第1の制御を実行すれば、酸素センサの異常診断を好適に実行可能である。また、本発明によれば、酸素センサの第1の出力信号に基づき空燃比を変更するように制御するので、特別な追加回路を要することなく第1の制御を実行可能である。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is arranged between a first gas and a second gas, and generates an electromotive force according to a difference in oxygen partial pressure between the first gas and the second gas. An oxygen sensor abnormality detection device including a detection element that is generated, wherein the second gas is an exhaust gas exhausted when an internal combustion engine burns an air-fuel mixture at a predetermined air-fuel ratio, and the oxygen sensor A diagnosis unit that executes control for diagnosing whether or not there is an abnormality, and a threshold value that is set for the output signal of the oxygen sensor before the diagnosis unit performs control that diagnoses whether or not the oxygen sensor is abnormal And a first control means for executing a first control for changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be leaner or richer than the stoichiometric air-fuel ratio based on a first output signal of the oxygen sensor when passing through It is characterized by that. According to the present invention, periodic pulsations, that is, pressure fluctuations, can be generated in the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine. As a result, for example, when an oxygen sensor is disposed in an exhaust passage connected to the internal combustion engine, if there is a defect in the detection element, the exhaust gas can surely enter the detection element through the defect. That is, if the first control is executed before the oxygen sensor abnormality diagnosis is executed, the oxygen sensor abnormality diagnosis can be suitably executed. Further, according to the present invention, control is performed so as to change the air-fuel ratio based on the first output signal of the oxygen sensor, so that the first control can be executed without requiring a special additional circuit.

また、本発明は、前記診断手段が、前記第1の制御手段が前記第1の制御を実行した際の前記酸素センサの第2の出力信号に基づき、該酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行してもよい。本発明によれば、例えばある瞬間に単独で酸素センサの出力信号を検出する場合とは異なり、第1の制御を実行した際の酸素センサの第2の出力信号を検出するので、酸素センサの出力信号の変化を捉えることができる。この出力信号に基づき異常の診断を実行すれば、酸素センサの異常を好適に検出可能である。   Further, according to the present invention, the diagnosis unit diagnoses the presence or absence of an abnormality of the oxygen sensor based on the second output signal of the oxygen sensor when the first control unit executes the first control. Control may be performed. According to the present invention, unlike the case where the output signal of the oxygen sensor is detected alone at a certain moment, for example, the second output signal of the oxygen sensor when the first control is executed is detected. Changes in the output signal can be captured. If abnormality diagnosis is executed based on this output signal, abnormality of the oxygen sensor can be suitably detected.

また、本発明は、前記診断手段が、前記第2の出力信号のピーク値が、所定回数連続して所定値以上変化したことを検出して異常あり、と診断する制御を実行してもよい。   In the present invention, the diagnosis unit may execute control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the peak value of the second output signal has changed a predetermined value or more continuously for a predetermined number of times. .

また、本発明は、前記診断手段が、前記第2の出力信号の振幅が、所定回数連続して所定値以上変化したことを検出して異常あり、と診断する制御を実行してもよい。   In the present invention, the diagnosis unit may perform control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the amplitude of the second output signal has changed a predetermined value or more continuously for a predetermined number of times.

また、本発明は、前記診断手段が、前記第2の出力信号のピーク値が、所定回数連続してゼロとなったことを検出して異常あり、と診断する制御を実行してもよい。   In the present invention, the diagnosis unit may execute control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the peak value of the second output signal has become zero continuously for a predetermined number of times.

また、本発明は、前記診断手段が、前記第2の出力信号のピーク値が、所定回数連続して、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号となったことを検出して異常あり、と診断する制御を実行してもよい。   Further, according to the present invention, the diagnostic means reverses the oxygen concentration in the oxygen sensor in which the peak value of the second output signal is continuous for a predetermined number of times and the oxygen concentration of the gas contacting the inner and outer surfaces of the detection element is normal. It is also possible to execute control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the output signal indicates that there is an abnormality.

また、本発明は、前記診断手段が、前記酸素センサの前記第2の出力信号が前記しきい値を通過しないことに起因して前記第1の制御が停止した場合に、該第1の制御の停止が、所定時間内に発生していることを検出して異常あり、と診断する制御を実行してもよい。   Further, the present invention provides the first control when the diagnostic means stops when the first control is stopped because the second output signal of the oxygen sensor does not pass the threshold value. It may be possible to execute a control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the stop has occurred within a predetermined time.

また、本発明は、前記診断手段が、前記第1の制御手段が前記空燃比をリッチまたはリーンに変更した回数が、所定時間内に所定回数以下であることを検出して異常あり、と診断する制御を実行してもよい。   Further, according to the present invention, the diagnosis unit detects that the number of times the first control unit has changed the air-fuel ratio to rich or lean is not more than a predetermined number within a predetermined time, and diagnoses that there is an abnormality. Control may be executed.

また、本発明は、前記内燃機関において燃料カットを行う第2の制御と、前記空燃比を理論空燃比よりもリーンに変更する第3の制御と、前記第2の制御を実行する前、または前記第3の制御を実行する前に、前記空燃比を理論空燃比よりもリッチに変更する第4の制御との少なくとも1つを実行する第2の制御手段を有し、前記第2の制御手段が前記第2から第4の制御の少なくとも1つを実行した後の前記酸素センサの出力信号に基づき、前記酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行する診断手段をさらに有してもよい。本発明によれば、第2の制御手段が第2から第4の制御の少なくとも1つを実行することによって、検出素子外面に接触する気体の酸素濃度を高くできる。これにより、酸素センサの検出素子内に欠損を通じて排気ガスが侵入している場合に、検出素子内外面に接触する気体の酸素分圧差を、正常なセンサにおける酸素分圧差と逆転した状態にすることができる。ここで、第2、第3または第4の制御実行時は、検出素子の欠損から侵入した排気ガスが流出する場合もあるため、第1の制御実行時と比較して、その後に実行する異常診断の検出精度が低くなると言える。しかしながら、本発明によれば、異常診断実行前に、状況に即して、第1の制御と第2、第3または第4の制御とを使い分けることができるので、第1の制御を実行する際により多く発生する排気ガス中に含まれるエミッションを低減可能である。なお、第2から第4の制御の少なくとも1つを実行した後に診断のために検出する出力信号は、例えばある瞬間に単独で検出した酸素センサの出力信号であってよい。   Further, the present invention provides a second control for performing fuel cut in the internal combustion engine, a third control for changing the air-fuel ratio to be leaner than a stoichiometric air-fuel ratio, and before executing the second control, or Before executing the third control, the second control means executes at least one of the fourth control for changing the air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the second control The apparatus further includes a diagnosis unit that executes control for diagnosing whether or not the oxygen sensor is abnormal based on an output signal of the oxygen sensor after the unit executes at least one of the second to fourth controls. Good. According to the present invention, when the second control unit executes at least one of the second to fourth controls, the oxygen concentration of the gas contacting the outer surface of the detection element can be increased. As a result, when exhaust gas penetrates into the detection element of the oxygen sensor through a defect, the oxygen partial pressure difference of the gas in contact with the inner and outer surfaces of the detection element is reversed from the oxygen partial pressure difference of a normal sensor. Can do. Here, when the second, third, or fourth control is executed, the exhaust gas that has entered from the defect of the detection element may flow out, so that an abnormality that is executed after that is compared with the time when the first control is executed. It can be said that the detection accuracy of diagnosis is lowered. However, according to the present invention, the first control and the second, third, or fourth control can be used properly according to the situation before executing the abnormality diagnosis, so the first control is executed. It is possible to reduce emissions contained in exhaust gas that is generated more frequently. The output signal detected for diagnosis after executing at least one of the second to fourth controls may be, for example, the output signal of the oxygen sensor detected alone at a certain moment.

また、本発明は、前記酸素センサを前記内燃機関に接続した排気通路において、該排気通路が備える触媒の下流側に配設し、前記触媒劣化時には、前記第1の制御手段が前記第1の制御を実行してもよい。   Further, according to the present invention, in the exhaust passage connected to the internal combustion engine, the oxygen sensor is disposed on the downstream side of the catalyst provided in the exhaust passage, and when the catalyst is deteriorated, the first control means is the first control means. Control may be performed.

例えば触媒が酸素を吸蔵する能力を示す最大酸素吸蔵能を経時的に計測し、最大酸素吸蔵能が所定値より低下している場合、すなわち触媒が劣化している場合には、検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度差が触媒劣化前と比較して小さくなるため、酸素センサの異常の検出が困難になる。本発明によれば、触媒が劣化していると判定した場合においては、第2から第4の制御と比較して検出精度の高い第1の制御を実行することができる。また、触媒が劣化していない場合には、第2の制御手段によって酸素センサの異常診断を実行することも可能なので、上述した場合と同様、排気ガス中に含まれるエミッションを低減可能である。   For example, when the maximum oxygen storage capacity indicating the ability of the catalyst to store oxygen is measured over time, and the maximum oxygen storage capacity is lower than a predetermined value, that is, when the catalyst is deteriorated, the inner and outer surfaces of the detection element Since the difference in oxygen concentration of the gas in contact with the gas becomes smaller than that before the catalyst is deteriorated, it is difficult to detect abnormality of the oxygen sensor. According to the present invention, when it is determined that the catalyst has deteriorated, the first control with higher detection accuracy can be executed as compared with the second to fourth controls. Further, when the catalyst is not deteriorated, it is possible to perform abnormality diagnosis of the oxygen sensor by the second control means, so that the emission contained in the exhaust gas can be reduced as in the case described above.

また、本発明は、前記触媒の劣化状態が把握困難な場合に、前記第2の制御手段が前記第2から第4の制御の少なくとも1つを実行した後の前記酸素センサの出力信号が、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号であるかどうか判定する制御を実行する第1の判定手段を有し、前記第1の判定手段が、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号であると判定した場合に、前記第1の制御手段が、前記第1の制御を実行してもよい。本発明によれば、前述した触媒の最大酸素吸蔵能が、例えば触媒の劣化に伴う低下とは明らかに異なる異常値となった場合や、経時的に検出した触媒の最大酸素吸蔵能のデータがバッテリー交換等によって消滅した場合であっても、第1の判定によって、酸素センサに異常が発生している可能性があるかどうかを判定可能である。さらに、異常が発生している可能性あり、と判定した場合には第2から第4の制御と比較して異常診断の検出精度を高くすることができる第1の制御を実行することができる。また、触媒の劣化状態が把握困難であるかどうかによって、第1の制御と第2、第3または第4の制御とを使い分けるので、排気ガス中に含まれるエミッションを低減でき、酸素センサの異常をより好適に検出可能である。   Further, in the present invention, when it is difficult to grasp the deterioration state of the catalyst, the output signal of the oxygen sensor after the second control means executes at least one of the second to fourth controls, First determination means for executing control for determining whether or not the oxygen concentration of the gas in contact with the inner and outer surfaces of the detection element is an output signal indicating that the oxygen concentration in a normal oxygen sensor is reversed; When the first determination means determines that the oxygen concentration of the gas in contact with the inner and outer surfaces of the detection element is an output signal indicating that the oxygen concentration in the normal oxygen sensor is reversed, the first control is performed. The means may execute the first control. According to the present invention, when the maximum oxygen storage capacity of the catalyst described above becomes an abnormal value that is clearly different from, for example, a decrease due to deterioration of the catalyst, or data of the maximum oxygen storage capacity of the catalyst detected over time is obtained. Even when the battery disappears due to battery replacement or the like, it is possible to determine whether or not there is a possibility that an abnormality has occurred in the oxygen sensor by the first determination. Furthermore, when it is determined that an abnormality may have occurred, it is possible to execute the first control that can increase the detection accuracy of the abnormality diagnosis as compared with the second to fourth controls. . In addition, since the first control and the second, third, or fourth control are selectively used depending on whether it is difficult to grasp the deterioration state of the catalyst, the emission contained in the exhaust gas can be reduced, and the oxygen sensor malfunctions. Can be detected more suitably.

また、本発明は、前記第2の制御手段が前記第2から第4の制御の少なくとも1つを実行した後の前記酸素センサの出力信号を経時的に検出し、経時的に検出した該出力信号において、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号が所定数以上存在するかどうか判定する制御を実行する第2の判定手段を有し、前記第2の判定手段が、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号が所定数以上存在すると判定した場合に、前記第1の制御手段が、前記第1の制御を実行してもよい。本発明によれば、この経時的に検出した出力信号において、例えば所定のレベルを満たす負電圧の出力信号を所定数以上検出した場合には、酸素センサに異常が発生している可能性が高いと言える。このような場合に、本発明では、さらに第1の制御を実行した後に前述した各診断を実行することによって、酸素センサの異常検出精度を向上させることが可能である。また、触媒劣化状態が把握困難な場合と同様、第1の制御と第2、第3または第4の制御とを使い分けることによって、酸素センサの異常をより好適に検出可能である。   In the present invention, the second control means detects an output signal of the oxygen sensor after the execution of at least one of the second to fourth controls over time, and the output detected over time. A second control for determining whether or not there is a predetermined number or more of output signals indicating that the oxygen concentration of the gas in contact with the inner and outer surfaces of the detection element is opposite to the oxygen concentration in a normal oxygen sensor. Having a determination means, and the second determination means has a predetermined number or more of output signals indicating that the oxygen concentration of the gas in contact with the inner and outer surfaces of the detection element is reversed from the oxygen concentration in a normal oxygen sensor. When the determination is made, the first control means may execute the first control. According to the present invention, in the output signal detected over time, for example, when a predetermined number or more of negative output signals satisfying a predetermined level are detected, there is a high possibility that an abnormality has occurred in the oxygen sensor. It can be said. In such a case, in the present invention, it is possible to improve the abnormality detection accuracy of the oxygen sensor by executing each diagnosis described above after further executing the first control. Further, as in the case where it is difficult to grasp the catalyst deterioration state, it is possible to detect the abnormality of the oxygen sensor more appropriately by properly using the first control and the second, third, or fourth control.

本発明によれば、異常をより好適に検出する酸素センサの異常検出装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the abnormality detection apparatus of the oxygen sensor which detects abnormality more suitably can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る異常検出装置100の模式図である。異常検出装置100は、酸素センサ10と、ECU50と、検出した出力信号等を記憶するための図示しないメモリとで構成されている。ECU50は、本実施例において後述する第1の制御を実行する第1の制御手段、第2の制御を実行する第2の制御手段、第1から第6の診断を実行する第1から第6の手段として機能する。また、酸素センサ10は、検出素子1、撥水フィルタ3、シールド4、大気孔5の他、図示しない保護カバー等で構成されている。酸素センサ10は、コップ状の検出素子1を排気通路2内に突出させた状態で、排気通路2に配設されている。酸素センサ10の頭部には、通気、防水性に優れた多孔質の撥水フィルタ3が設けられている。大気は、シールド4から外部へ突出した大気孔5を通じ、撥水フィルタ3を介して、検出素子1内へ流入する。一方、排気通路2は、図示しないエキゾーストマニホールドに接続し、排気通路2内には、図示しない内燃機関から排気ガスが排気される。なお、検出素子1内は、撥水フィルタ3を介し、大気孔5を通じて大気に連通しているが、撥水フィルタ3が抵抗の役割を果たしているため、検出素子1内から大気孔5を通じて気体が流出するのをある程度抑制し、検出素子1内に気体を保持することができる。   FIG. 1 is a schematic diagram of an abnormality detection apparatus 100 according to the present invention. The abnormality detection device 100 includes an oxygen sensor 10, an ECU 50, and a memory (not shown) for storing detected output signals and the like. The ECU 50 includes first control means for executing first control, which will be described later in this embodiment, second control means for executing second control, and first to sixth for executing first to sixth diagnoses. It functions as a means. The oxygen sensor 10 includes a detection cover 1, a water repellent filter 3, a shield 4, an air hole 5, and a protective cover (not shown). The oxygen sensor 10 is disposed in the exhaust passage 2 in a state where the cup-shaped detection element 1 protrudes into the exhaust passage 2. A porous water-repellent filter 3 having excellent ventilation and water resistance is provided on the head of the oxygen sensor 10. The air flows into the detection element 1 through the water repellent filter 3 through the air holes 5 protruding from the shield 4 to the outside. On the other hand, the exhaust passage 2 is connected to an exhaust manifold (not shown), and exhaust gas is exhausted into the exhaust passage 2 from an internal combustion engine (not shown). The detection element 1 communicates with the atmosphere through the air hole 5 through the water repellent filter 3, but since the water repellent filter 3 plays a role of resistance, the gas from the detection element 1 through the atmosphere hole 5 Can be suppressed to some extent, and gas can be held in the detection element 1.

図2は、ECU50が酸素センサ10の異常を検出する際に実行する制御をフローチャートで示す図である。本実施例における異常検出装置100では、ECU50は、まず所定の条件が成立したかどうかを判定する(ステップ11)。所定の条件が成立しない場合には、ECU50は引き続きステップ11を実行する。所定の条件とは、例えば次に示す条件である。所定の条件の1つは、例えば酸素センサ10の検出素子1の温度が所定温度に達しているかどうかである。これは、酸素センサ10の検出素子1の温度が所定温度に達していない場合には、正常な酸素センサ10であっても、負電圧が発生する場合があるためである。このような負電圧が発生する原因は、検出素子1が所定温度に達していない場合には素子抵抗が大きく、検出素子1内の酸素イオンの流れが不安定になるためである。そのため、例えば酸素センサ10のインピーダンス計測やエンジン水温計測等により検出素子1の温度が所定温度に達していないと判定したときには、所定温度に達するまでは酸素センサ10の異常の検出を行わない。   FIG. 2 is a flowchart showing the control executed when the ECU 50 detects an abnormality of the oxygen sensor 10. In the abnormality detection device 100 in the present embodiment, the ECU 50 first determines whether or not a predetermined condition is satisfied (step 11). If the predetermined condition is not satisfied, the ECU 50 continues to execute step 11. The predetermined condition is, for example, the following condition. One of the predetermined conditions is, for example, whether or not the temperature of the detection element 1 of the oxygen sensor 10 has reached a predetermined temperature. This is because, when the temperature of the detection element 1 of the oxygen sensor 10 does not reach the predetermined temperature, a negative voltage may be generated even if the oxygen sensor 10 is normal. The reason why such a negative voltage is generated is that when the detection element 1 does not reach the predetermined temperature, the element resistance is large and the flow of oxygen ions in the detection element 1 becomes unstable. Therefore, for example, when it is determined by the impedance measurement of the oxygen sensor 10 or the engine water temperature measurement that the temperature of the detection element 1 has not reached the predetermined temperature, the abnormality of the oxygen sensor 10 is not detected until the temperature reaches the predetermined temperature.

さらに別の所定の条件は、例えば内燃機関が高負荷運転状態かどうかである。これは、内燃機関が高負荷運転状態である場合には、酸素センサ10が正常であっても、同様に負電圧が発生する場合があるためである。このような負電圧が発生する原因は、高負荷運転時には、内燃機関は常にリッチ制御で排気ガスを排気するため、検出素子1内側の大気極から検出素子1外側の排気極へ酸素イオンが流れ続け、その結果、検出素子1内が酸欠状態となるためである。そのため、例えば吸入空気量やスロットル開度等により内燃機関が高負荷運転していると判定したときに高負荷運転が所定時間経過した場合には、酸素センサ10の異常の検出を行わず、さらに、高負荷運転が終了したときから所定時間が経過するまで酸素センサ10の異常の検出を行わない。なお、上述したこれらの所定の条件は、本実施例にのみ当てはまるものではなく、酸素センサ10の異常の検出を行う場合には満たす必要がある条件である。また、酸素センサ10の異常の検出を行う際に満たすべき所定の条件は、上述した条件のみに限られず、正常な酸素センサを異常あり、と誤診断しないよう他の条件を付加してもよい。   Yet another predetermined condition is, for example, whether the internal combustion engine is in a high-load operation state. This is because when the internal combustion engine is in a high-load operation state, a negative voltage may be generated similarly even if the oxygen sensor 10 is normal. The cause of such a negative voltage is that during high load operation, the internal combustion engine always exhausts exhaust gas under rich control, so oxygen ions flow from the atmosphere electrode inside the detection element 1 to the exhaust electrode outside the detection element 1. As a result, the inside of the detection element 1 is in an oxygen deficient state. Therefore, for example, when it is determined that the internal combustion engine is operating at a high load based on the intake air amount, the throttle opening, etc., when the high load operation has elapsed for a predetermined time, the oxygen sensor 10 is not detected for abnormality, The abnormality of the oxygen sensor 10 is not detected until a predetermined time has elapsed since the end of the high load operation. These predetermined conditions described above are not only applicable to the present embodiment, but are conditions that must be satisfied when an abnormality of the oxygen sensor 10 is detected. Further, the predetermined condition to be satisfied when the abnormality of the oxygen sensor 10 is detected is not limited to the above-described condition, and other conditions may be added so as not to misdiagnose that the normal oxygen sensor is abnormal. .

図2に示すフローチャートのステップ11において所定の条件が成立した場合には、ECU50は後述する第1の制御を実行する(ステップ12)。第1の制御を実行した後には、ECU50は、後述する第1から第6いずれかの診断(以下、各診断という。)を実行し、酸素センサ10の異常の有無を判定する(ステップ13)。以上が本実施例に係るECU50が実行する酸素センサ10の異常検出制御の流れである。   When a predetermined condition is satisfied in step 11 of the flowchart shown in FIG. 2, the ECU 50 executes first control described later (step 12). After executing the first control, the ECU 50 executes any one of first to sixth diagnosis (hereinafter referred to as each diagnosis) to be described later, and determines whether there is an abnormality in the oxygen sensor 10 (step 13). . The above is the flow of the abnormality detection control of the oxygen sensor 10 executed by the ECU 50 according to the present embodiment.

図3は、図2に示すフローチャートのステップ12において実行する第1の制御を実行した際に、ECU50が検出した酸素センサ10の出力電圧11aを示す図である。また、図3においては、同時に第1の制御実行時に内燃機関で燃焼させる混合気の空燃比14を示している。図3において、縦軸は酸素センサ10の出力電圧11a及び空燃比14を示し、横軸は時間を示している。図3において、出力電圧11aには、それぞれ第1しきい値12及び第2しきい値13が設定されている。例えばポイント17aにおいて出力電圧11aが第1しきい値12を下回った際には、空燃比14をリッチに変更するため、ECU50は空燃比14を第1目標値15に変更する制御を実行する。これにより、空燃比14がリッチになると、内燃機関が排気する排気ガスの酸素濃度は低下する。すなわち、図1に示す検出素子1外の気体の酸素濃度が低下するため、検出素子1内外面に接触する気体の酸素分圧差が大きくなり、出力電圧11aは次第に上昇する。なお、空燃比14が第1目標値15に変更されるまでにはある時間を要し、また、排気ガスが酸素センサ10の配設された排気通路2内に到達するまでにもある時間を要する。そのため、ポイント17aの時間において空燃比14を第1目標値15に変更する制御が実行された後も、出力電圧11aはそれまでの間低下する。   FIG. 3 is a diagram showing the output voltage 11a of the oxygen sensor 10 detected by the ECU 50 when the first control executed in step 12 of the flowchart shown in FIG. 2 is executed. FIG. 3 also shows the air-fuel ratio 14 of the air-fuel mixture burned by the internal combustion engine at the same time when the first control is executed. In FIG. 3, the vertical axis represents the output voltage 11a and the air-fuel ratio 14 of the oxygen sensor 10, and the horizontal axis represents time. In FIG. 3, a first threshold value 12 and a second threshold value 13 are set for the output voltage 11a. For example, when the output voltage 11a falls below the first threshold value 12 at the point 17a, the ECU 50 executes control to change the air-fuel ratio 14 to the first target value 15 in order to change the air-fuel ratio 14 to rich. Thus, when the air-fuel ratio 14 becomes rich, the oxygen concentration of the exhaust gas exhausted by the internal combustion engine decreases. That is, since the oxygen concentration of the gas outside the detection element 1 shown in FIG. 1 decreases, the oxygen partial pressure difference of the gas contacting the inner and outer surfaces of the detection element 1 increases, and the output voltage 11a gradually increases. Note that a certain time is required until the air-fuel ratio 14 is changed to the first target value 15, and a certain time is required until the exhaust gas reaches the exhaust passage 2 in which the oxygen sensor 10 is disposed. Cost. Therefore, even after the control for changing the air-fuel ratio 14 to the first target value 15 is executed at the time of the point 17a, the output voltage 11a decreases until then.

出力電圧11aが上昇し、ポイント17bにおいて第2しきい値13を上回った際には、空燃比14をリーンに変更するため、ECU50は空燃比14を第2目標値16に変更する制御を実行する。これにより、空燃比14がリーンになると、内燃機関が排気する排気ガスの酸素濃度は高くなる。すなわち、図1に示す酸素センサ10の検出素子1外の気体の酸素濃度が高くなるため、検出素子1内外面に接触する気体の酸素分圧差が小さくなり、出力電圧11aは次第に低下する。なお、上述した場合と同様の理由で、ポイント17bの時間において空燃比14を第2目標値16に変更する制御が実行された後も、出力電圧11aはしばらくの間上昇する。第1の制御実行後、ECU50は、このように出力電圧11aが第1しきい値12を下回れば空燃比14を第1目標値15に変更し、出力電圧11bが第2しきい値13を上回れば空燃比14を第2目標値16に変更する制御を所定時間が経過するまで繰返し実行する。このようにして異常検出装置100のECU50が実行する第1の制御を実現することができる。   When the output voltage 11a rises and exceeds the second threshold value 13 at the point 17b, the ECU 50 executes control to change the air-fuel ratio 14 to the second target value 16 in order to change the air-fuel ratio 14 to lean. To do. Thereby, when the air-fuel ratio 14 becomes lean, the oxygen concentration of the exhaust gas exhausted by the internal combustion engine increases. That is, since the oxygen concentration of the gas outside the detection element 1 of the oxygen sensor 10 shown in FIG. 1 increases, the oxygen partial pressure difference of the gas contacting the inner and outer surfaces of the detection element 1 decreases, and the output voltage 11a gradually decreases. For the same reason as described above, the output voltage 11a rises for a while even after the control for changing the air-fuel ratio 14 to the second target value 16 is executed at the time of the point 17b. After the first control is executed, the ECU 50 changes the air-fuel ratio 14 to the first target value 15 when the output voltage 11a falls below the first threshold value 12, and the output voltage 11b changes the second threshold value 13 to the first threshold value 12. If it exceeds, the control to change the air-fuel ratio 14 to the second target value 16 is repeatedly executed until a predetermined time elapses. Thus, the 1st control which ECU50 of abnormality detection device 100 performs can be realized.

上述した第1の制御を実行した際に、図1に示すように検出素子1に欠損6が生じている場合には、空燃比14をリーン、リッチに繰返し変更することによって発生する排気ガスの周期的な圧力変動によって、検出素子1内に次第に排気ガスが侵入する。検出素子1内に排気ガスが侵入すると、検出素子1内の酸素濃度は次第に低下する。例えば検出素子1外の気体の酸素濃度が同一であり且つ検出素子1内の気体のほうが検出素子1外の気体よりも酸素濃度が高い場合には、検出素子1内の気体の酸素濃度が低下すると、検出素子1内外の気体の酸素分圧差は小さくなる。すなわち、欠損6を通じて排気ガスが侵入すると、酸素センサ10の出力電圧11aは低下する。これにより、排気ガスが次第に検出素子1内に侵入すると、出力電圧11aの上方ピーク値18は、18a、18b、18cと次第に低下する。同様に、出力電圧11aの下方ピーク値19も、19a、19b、19cと次第に低下する。なお、出力電圧11aの下方ピーク値19cがゼロよりも低下しないのは、本実施例では、ECU50に正電圧のみ検出可能な検出回路が組み込まれているためである。したがって、この状態においては、検出素子1内外の気体の酸素濃度は、実際には正常な酸素センサにおける酸素濃度とは逆転した状態になっている。   When the detection element 1 has a defect 6 as shown in FIG. 1 when the first control described above is executed, the exhaust gas generated by repeatedly changing the air-fuel ratio 14 to lean or rich is shown. The exhaust gas gradually enters the detection element 1 due to periodic pressure fluctuations. When exhaust gas enters the detection element 1, the oxygen concentration in the detection element 1 gradually decreases. For example, when the oxygen concentration of the gas outside the detection element 1 is the same and the gas concentration inside the detection element 1 is higher than the gas concentration outside the detection element 1, the oxygen concentration of the gas inside the detection element 1 decreases. Then, the oxygen partial pressure difference between the gas inside and outside the detection element 1 becomes small. That is, when the exhaust gas enters through the defect 6, the output voltage 11a of the oxygen sensor 10 decreases. As a result, when the exhaust gas gradually enters the detection element 1, the upper peak value 18 of the output voltage 11a gradually decreases to 18a, 18b, and 18c. Similarly, the lower peak value 19 of the output voltage 11a gradually decreases to 19a, 19b, and 19c. The reason why the lower peak value 19c of the output voltage 11a does not fall below zero is that in the present embodiment, the ECU 50 incorporates a detection circuit capable of detecting only a positive voltage. Therefore, in this state, the oxygen concentration of the gas inside and outside the detection element 1 is actually reversed from the oxygen concentration in a normal oxygen sensor.

本実施例では、このようにして検出した出力電圧11aに基づき、以下に示す第1の診断を実行する。出力電圧11aの上方ピーク値18を検出し、出力電圧11aの隣り合う上方ピーク値18aと18bとの差18dが所定値以上かどうかを判定する。さらに、出力電圧11aの隣り合う上方ピーク値18bと18cとの差18eが所定値以上かどうかを判定する。これらの差18d及び18eが所定値以上であり、かつ連続して所定回数検出された場合には、ECU50は異常ありと診断する。このように第1の診断では、出力電圧11aが経時的に低下する現象を捉えて判定するため、例えばある瞬間に単独で検出した酸素センサ10の出力信号に基づき異常を診断する場合(以下、通常の異常診断という。)と比較して、酸素センサ10の異常を安定して確実に検出することができる。   In the present embodiment, the following first diagnosis is executed based on the output voltage 11a detected in this way. The upper peak value 18 of the output voltage 11a is detected, and it is determined whether or not the difference 18d between the adjacent upper peak values 18a and 18b of the output voltage 11a is greater than or equal to a predetermined value. Further, it is determined whether or not the difference 18e between the adjacent upper peak values 18b and 18c of the output voltage 11a is equal to or greater than a predetermined value. When these differences 18d and 18e are equal to or greater than a predetermined value and are continuously detected a predetermined number of times, the ECU 50 diagnoses that there is an abnormality. As described above, in the first diagnosis, since the determination is made by capturing the phenomenon that the output voltage 11a decreases with time, for example, when abnormality is diagnosed based on the output signal of the oxygen sensor 10 detected alone at a certain moment (hereinafter, referred to as “the first diagnosis”) Compared with normal abnormality diagnosis), the abnormality of the oxygen sensor 10 can be detected stably and reliably.

なお、上方ピーク値18が次第に減少することから、上方ピーク値18の変化と相関関係を有する他のパラメータをもってしても、酸素センサ10の異常の有無を診断可能である。例えば隣り合う上方ピーク値18aと18bとを結ぶ直線25で示すような直線の勾配が、所定回数連続して所定値以上になったことをもって、異常ありと診断することが可能である。また、2つの上方ピーク値18の差は隣り合うものでなくてもよく、図3に示す出力電圧11aにおいて、例えば上方ピーク値18bを飛ばして、上方ピーク値18aと18cとの差が所定値以上かどうかを判定することも可能である。また、上述した上方ピーク値18を検出する代わりに下方ピーク値19を検出し、上述した判定と同様の判定を実行することで、酸素センサ10の異常の有無を診断してもよい。   Since the upper peak value 18 gradually decreases, the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor 10 can be diagnosed even with other parameters having a correlation with the change of the upper peak value 18. For example, it is possible to diagnose that there is an abnormality when the slope of the straight line as shown by the straight line 25 connecting the adjacent upper peak values 18a and 18b becomes a predetermined value or more continuously for a predetermined number of times. Further, the difference between the two upper peak values 18 may not be adjacent to each other. In the output voltage 11a shown in FIG. 3, for example, the upper peak value 18b is skipped, and the difference between the upper peak values 18a and 18c is a predetermined value. It is also possible to determine whether or not this is the case. Further, instead of detecting the above-described upper peak value 18, the lower peak value 19 may be detected, and a determination similar to the above-described determination may be performed to diagnose whether the oxygen sensor 10 is abnormal.

次に図2に示すフローチャートのステップ12で実行する上述した第1の制御について、図3に示す出力電圧11aに基づいて詳述する。図4は、第1の制御をフローチャートで示す図である。ECU50は、第1の制御の実行を開始した後、出力電圧11aが第2しきい値13を上回ったかどうかを判定する(ステップ21)。上回った場合には、ECU50はステップ26を実行する。上回らなかった場合には、ECU50は出力電圧11aが第1しきい値12を下回ったかどうかを判定する(ステップ22)。下回った場合には、ECU50はステップ24を実行する。下回らなかった場合には、ECU50は再びステップ21を実行する。すなわち、出力電圧11aが上昇しているか低下しているか不明の状態で、ステップ21とステップ22において、ECU50は出力電圧11aが第1しきい値12または第2しきい値13を通過するのを判定する。   Next, the first control described above executed in step 12 of the flowchart shown in FIG. 2 will be described in detail based on the output voltage 11a shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the first control. After starting execution of the first control, the ECU 50 determines whether or not the output voltage 11a exceeds the second threshold value 13 (step 21). If so, the ECU 50 executes step 26. If not, the ECU 50 determines whether or not the output voltage 11a is below the first threshold value 12 (step 22). If it falls below, the ECU 50 executes step 24. If not, the ECU 50 executes step 21 again. That is, in a state where it is unknown whether the output voltage 11a is increasing or decreasing, in step 21 and step 22, the ECU 50 determines whether the output voltage 11a passes the first threshold value 12 or the second threshold value 13. judge.

ステップ22において、出力電圧11aが第1しきい値12を下回った場合には、ECU50は空燃比14を第1目標値15に変更する(ステップ24)。続いて、ECU50は出力電圧11aが第2しきい値13を上回ったかどうかを判定する(ステップ25)。上回らなかった場合には、ECU50はステップ27を実行する。上回った場合には、ECU50は空燃比14を第2目標値16に変更する(ステップ26)。前述したステップ21において、出力電圧11aが第2しきい値13を上回った場合にも、同様にステップ26を実行する。続いて、ECU50は所定時間が経過したかどうかを判定する(ステップ28)。この所定時間とは、例えば第1の制御実行開始時を始期として設定した第1の制御終了までの時間である。所定時間が経過した場合には、ECU50は第1の制御を終了し、所定時間を経過していない場合には、ECU50は再びステップ23を実行する。なお、ステップ25において、出力電圧11aが第2しきい値13を上回らなかった場合には、ECU50は所定時間が経過したかどうかを判定する(ステップ27)。この所定時間とは、例えば出力電圧11aが第1しきい値12を下回ったときを始期として設定した第1の制御終了までの時間であってもよく、ステップ28と同様、第1の制御実行開始時を始期とした時間であってもよい。所定時間が経過していない場合には、ECU50はステップ25を再び実行し、所定時間が経過している場合には、ECU50は第1の制御を終了する。以上により、異常検出装置100のECU50が実行する第1の制御を実現可能である。   When the output voltage 11a falls below the first threshold value 12 in step 22, the ECU 50 changes the air-fuel ratio 14 to the first target value 15 (step 24). Subsequently, the ECU 50 determines whether or not the output voltage 11a exceeds the second threshold value 13 (step 25). If not, the ECU 50 executes step 27. If it exceeds, the ECU 50 changes the air-fuel ratio 14 to the second target value 16 (step 26). Even in the case where the output voltage 11a exceeds the second threshold value 13 in step 21 described above, step 26 is similarly executed. Subsequently, the ECU 50 determines whether or not a predetermined time has elapsed (step 28). The predetermined time is, for example, the time until the end of the first control set with the start of the first control execution as the start. When the predetermined time has elapsed, the ECU 50 ends the first control, and when the predetermined time has not elapsed, the ECU 50 executes Step 23 again. When the output voltage 11a does not exceed the second threshold 13 in step 25, the ECU 50 determines whether a predetermined time has elapsed (step 27). This predetermined time may be, for example, the time until the end of the first control set when the output voltage 11a falls below the first threshold value 12, and the first control is executed as in step 28. It may be a time starting from the start time. If the predetermined time has not elapsed, the ECU 50 executes Step 25 again, and if the predetermined time has elapsed, the ECU 50 ends the first control. Thus, the first control executed by the ECU 50 of the abnormality detection device 100 can be realized.

次に、図2に示すフローチャートのステップ13で実行する前述した第1の診断について、図3に示す出力電圧11aに基づいてフローチャートで詳述する。図5は、第1の診断をフローチャートで示す図である。なお、後述する第2から第6までの診断のフローチャートについては、図5に示す第1の診断のフローチャートを代表例として例示することで省略する。図2に示すフローチャートのステップ12で第1の制御を実行した後、ECU50はステップ13において第1の診断を実行する。第1の診断の実行を開始した後、ECU50は出力電圧11aの上方ピーク値18を検出する(ステップ31)。続いて、ECU50は隣り合う上方ピーク値18aと18bの差18dが所定値以上かどうかを判定する(ステップ32)。所定値より小さかった場合には、ECU50はステップ35において酸素センサ10が正常であると判定する。所定値以上であった場合には、ECU50は、続いて隣り合う上方ピーク値18bと18cの差18eが所定値以上かどうか判定する(ステップ33)。所定値より小さかった場合には、ステップ32と同様、ECU50はステップ35において酸素センサ10が正常であると判定する。所定値以上であった場合には、ECU50はこれらの隣り合う上方ピーク値18の差18d及び18eが所定回数検出されたかどうかを判定する(ステップ34)。所定回数検出されなかった場合には、上述したステップ32及び33と同様、ECU50はステップ35において酸素センサ10が正常であると判定する。所定回数検出された場合には、ECU50は酸素センサ10の検出素子1に欠損6が生じていると判定する(ステップ36)。以上により、異常診断装置100のECU50が実行する第1の診断を実現可能である。   Next, the above-described first diagnosis executed in step 13 of the flowchart shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to the flowchart based on the output voltage 11a shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the first diagnosis. It should be noted that the second to sixth diagnosis flowcharts to be described later are omitted by illustrating the first diagnosis flowchart shown in FIG. 5 as a representative example. After executing the first control in step 12 of the flowchart shown in FIG. 2, the ECU 50 executes the first diagnosis in step 13. After starting the execution of the first diagnosis, the ECU 50 detects the upper peak value 18 of the output voltage 11a (step 31). Subsequently, the ECU 50 determines whether or not the difference 18d between the adjacent upper peak values 18a and 18b is equal to or greater than a predetermined value (step 32). If it is smaller than the predetermined value, the ECU 50 determines in step 35 that the oxygen sensor 10 is normal. If it is equal to or greater than the predetermined value, the ECU 50 subsequently determines whether or not the difference 18e between the adjacent upper peak values 18b and 18c is equal to or greater than the predetermined value (step 33). If it is smaller than the predetermined value, the ECU 50 determines in step 35 that the oxygen sensor 10 is normal, as in step 32. If it is equal to or greater than the predetermined value, the ECU 50 determines whether or not the differences 18d and 18e between the adjacent upper peak values 18 have been detected a predetermined number of times (step 34). If the predetermined number of times is not detected, the ECU 50 determines in step 35 that the oxygen sensor 10 is normal, as in steps 32 and 33 described above. If it is detected a predetermined number of times, the ECU 50 determines that a defect 6 has occurred in the detection element 1 of the oxygen sensor 10 (step 36). As described above, the first diagnosis executed by the ECU 50 of the abnormality diagnosis apparatus 100 can be realized.

また、図3に示す出力電圧11aに基づき、図2に示すフローチャートのステップ13で第2の診断を実行して酸素センサ10の異常を検出することもできる。検出素子1に欠損6が生じている場合の図3に示す出力電圧11aの低下は、振幅20の減少として捉えることも可能である。本第2の診断では、この振幅20を検出し、隣り合う振幅20aと20bとの差が所定値以上かどうかを判定する。さらに、隣り合う振幅20bと20cとの差が所定値以上かどうかを判定する。これらの差が所定値以上であり、かつ連続して所定回数検出された場合には、ECU50は酸素センサ10に異常ありと診断する。この第2の診断によっても、出力電圧11aが経時的に低下する現象を捉えて判定するため、より好適な酸素センサ10の異常検出を実現可能である。なお、振幅20が次第に減少することから、振幅20の変化と相関関係を有する他のパラメータをもってしても、酸素センサ10の異常を診断可能である。例えば電流の実効値と電圧の実効値との積である皮相電力が所定値以上、複数回連続して低下したことをもって、異常ありと診断することが可能である。また、第1の診断の場合と同様、隣り合う振幅20の差で判定しなくてもよい。   In addition, based on the output voltage 11a shown in FIG. 3, the second diagnosis can be executed in step 13 of the flowchart shown in FIG. The decrease in the output voltage 11 a shown in FIG. 3 when the defect 6 occurs in the detection element 1 can also be regarded as a decrease in the amplitude 20. In the second diagnosis, this amplitude 20 is detected, and it is determined whether or not the difference between the adjacent amplitudes 20a and 20b is greater than or equal to a predetermined value. Further, it is determined whether or not the difference between adjacent amplitudes 20b and 20c is equal to or greater than a predetermined value. When these differences are equal to or greater than a predetermined value and are continuously detected a predetermined number of times, the ECU 50 diagnoses that the oxygen sensor 10 is abnormal. Also by this second diagnosis, since the determination is made by catching the phenomenon that the output voltage 11a decreases with time, a more preferable abnormality detection of the oxygen sensor 10 can be realized. Since the amplitude 20 gradually decreases, the abnormality of the oxygen sensor 10 can be diagnosed even with other parameters having a correlation with the change of the amplitude 20. For example, it is possible to diagnose that there is an abnormality when the apparent power, which is the product of the effective value of the current and the effective value of the voltage, continuously decreases a predetermined value or more a plurality of times. Further, as in the case of the first diagnosis, the determination may not be made based on the difference between the adjacent amplitudes 20.

また、図3に示す出力電圧11aに基づき、図2に示すフローチャートのステップ13で第3の診断を実行して、酸素センサ10の異常を検出することも可能である。前述した通り、ECU50に正電圧のみ検出可能な検出回路が組み込まれている場合には、検出素子1に欠損6が生じていても、出力電圧11aは0Vより低くなることがない。すなわち、出力電圧11aの下方ピーク値19を検出し、所定回数連続して0Vであるかどうかを判定しても、酸素センサ10の異常の有無を診断可能である。   Moreover, based on the output voltage 11a shown in FIG. 3, it is also possible to detect the abnormality of the oxygen sensor 10 by executing the third diagnosis in step 13 of the flowchart shown in FIG. As described above, when the detection circuit capable of detecting only the positive voltage is incorporated in the ECU 50, the output voltage 11a does not become lower than 0V even if the defect 6 occurs in the detection element 1. That is, the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor 10 can be diagnosed by detecting the lower peak value 19 of the output voltage 11a and determining whether or not it is continuously 0V for a predetermined number of times.

また、第1の制御実行時の酸素センサ10の出力電圧11に基づき、以下に示すような第4の診断を実行して、異常を検出することも可能である。図6は、図2に示すフローチャートのステップ12において第1の制御を実行した時に、本発明に係る異常検出装置100のECU50が検出した酸素センサ10の出力信号11bを示す図である。図6において、縦軸は酸素センサ10の出力電圧を示し、横軸は時間を示している。酸素センサ10に欠損6が生じている場合には、ECU50に負電圧を検出可能な検出回路を組み込むことによって、第1の制御実行時に出力電圧11bのA部に示すような負電圧21a及び21bを検出することができるようになる。このような負電圧21a及び21bは、検出素子1内に侵入した排気ガスがリッチ制御で排気された排気ガスを含む場合に発生する。すなわち、欠損6を通じて検出素子1内にリッチ制御で排気された排気ガスが侵入した場合、侵入した排気ガスの量によっては、検出素子1内の気体の酸素濃度はリーン制御で排気される排気ガスよりも低くなる。そのため、その後リーン制御で排気ガスが排気されると、検出素子1内の気体の酸素濃度は検出素子1外の気体の酸素濃度よりも低くなる。すなわち、検出素子1内外の気体の酸素濃度が正常な酸素センサ10における酸素濃度とは逆転しており、その結果、酸素センサ10には負電圧21a及び21bが発生する。このように、出力電圧11bの下方ピーク値19を検出し、所定回数連続して負電圧が発生しているかどうかを判定しても、酸素センサ10の異常の有無を診断可能である。   Further, based on the output voltage 11 of the oxygen sensor 10 when the first control is executed, a fourth diagnosis as shown below can be executed to detect an abnormality. FIG. 6 is a diagram showing the output signal 11b of the oxygen sensor 10 detected by the ECU 50 of the abnormality detection device 100 according to the present invention when the first control is executed in step 12 of the flowchart shown in FIG. In FIG. 6, the vertical axis indicates the output voltage of the oxygen sensor 10, and the horizontal axis indicates time. When the oxygen sensor 10 has a defect 6, a negative detection voltage 21 a and 21 b as shown in part A of the output voltage 11 b when the first control is executed by incorporating a detection circuit capable of detecting a negative voltage into the ECU 50. Can be detected. Such negative voltages 21a and 21b are generated when the exhaust gas that has entered the detection element 1 includes exhaust gas exhausted by rich control. That is, when exhaust gas exhausted by rich control enters the detection element 1 through the defect 6, depending on the amount of exhaust gas that has entered, the oxygen concentration of the gas in the detection element 1 is exhaust gas exhausted by lean control. Lower than. Therefore, when the exhaust gas is subsequently exhausted by lean control, the oxygen concentration of the gas inside the detection element 1 becomes lower than the oxygen concentration of the gas outside the detection element 1. That is, the oxygen concentration of the gas inside and outside the detection element 1 is reversed from the oxygen concentration in the normal oxygen sensor 10, and as a result, negative voltages 21 a and 21 b are generated in the oxygen sensor 10. Thus, even if the lower peak value 19 of the output voltage 11b is detected and it is determined whether a negative voltage is continuously generated a predetermined number of times, it is possible to diagnose whether the oxygen sensor 10 is abnormal.

また、図6に示す出力電圧11bに基づき、さらに第5の診断を実行して、酸素センサ10の異常を検出することも可能である。第1の制御実行時に酸素センサ10の検出素子1に欠損6が生じている場合においては、出力電圧11bの上方ピーク値22は、22a、22b、22cと次第に低下する。さらに出力電圧11bの上方ピーク値22が低下し、上方ピーク値22dとなった場合には、出力電圧11bは第2しきい値13を上回ることができなくなる。このような場合には、第1の制御により実現していた図3に示す空燃比14のフィードバック(FBともいう)制御が成立しなくなるため、第1の制御は停止する。この第1の制御停止が所定時間内に発生しているかどうか、すなわち第1の制御実行開始時から出力電圧11bの上方ピーク値22dを検出するまでのFB不能到達時間23が所定時間内かどうかを判定しても、酸素センサ10の異常の有無を診断することが可能である。この場合には、FB不能到達時間23が所定時間内であれば異常あり、と診断する。また、所定時間内に所定回数以上空燃比14をリッチまたはリーンに変更しているかを判定して、酸素センサ10の異常の有無を診断することも可能である。この場合には、空燃比14をリッチまたはリーンに変更した回数が所定回数以下であれば異常あり、と診断する。なお、ECU50は上述した第1から第6までのすべての診断を実行する診断手段として機能し、各診断の中から所定の条件に従って実行する診断を選択しても構わない。また、第1の制御を実行した結果検出した出力電圧11に対して各診断を組み合わせて実行してもよく、あるいは上述した各診断の中から1つの診断を実行し、さらに再度第1の制御を実行後、他の診断を実行することも可能である。   Further, based on the output voltage 11b shown in FIG. 6, a fifth diagnosis can be further executed to detect abnormality of the oxygen sensor 10. When the defect 6 occurs in the detection element 1 of the oxygen sensor 10 when the first control is executed, the upper peak value 22 of the output voltage 11b gradually decreases to 22a, 22b, and 22c. Further, when the upper peak value 22 of the output voltage 11b decreases and becomes the upper peak value 22d, the output voltage 11b cannot exceed the second threshold value 13. In such a case, the feedback control (also referred to as FB) of the air-fuel ratio 14 shown in FIG. 3 realized by the first control is not established, so the first control is stopped. Whether or not the first control stop occurs within a predetermined time, that is, whether or not the FB impossible arrival time 23 from the start of the first control execution until the upper peak value 22d of the output voltage 11b is detected is within the predetermined time. Even if it is determined, it is possible to diagnose whether the oxygen sensor 10 is abnormal. In this case, if the FB impossible arrival time 23 is within a predetermined time, it is diagnosed that there is an abnormality. It is also possible to diagnose whether or not the oxygen sensor 10 is abnormal by determining whether the air-fuel ratio 14 has been changed to rich or lean within a predetermined time by a predetermined number of times. In this case, if the number of times the air-fuel ratio 14 is changed to rich or lean is equal to or less than the predetermined number, it is diagnosed that there is an abnormality. Note that the ECU 50 may function as a diagnostic unit that executes all the first to sixth diagnoses described above, and may select a diagnosis to be executed according to a predetermined condition from each diagnosis. Moreover, each diagnosis may be executed in combination with the output voltage 11 detected as a result of executing the first control, or one diagnosis is executed from the above-described diagnoses, and the first control is performed again. It is also possible to execute another diagnosis after executing.

図7は、本発明に係る異常検出装置100の他の実施例を示す模式図である。また、本実施例においては、酸素センサ10が触媒30の下流側の排気通路2に配設されている点が実施例1と異なり、また、ECU50が実施例1で前述した手段に加えて、後述する第1の判定を実行する第1の判定手段として機能する以外は、構成上は図1に示す異常検出装置100と同一である。但し、酸素センサ10は例えば触媒30のB部に示す位置に配設してもよい。触媒30は、排気ガスに含まれるエミッション、すなわちCOやHCを酸化して無害なCOやHOにしたり、NOxをNとOに還元するための構成である。排気ガスは図示しない内燃機関から排気され、触媒30を通じて排気通路2内に到達する。触媒30は使用とともに次第に劣化するが、劣化していない場合には、触媒30の最大酸素吸蔵能は劣化後と比較して高い。この触媒30が酸素を吸蔵するため、触媒30の下流側の排気通路2内には、触媒30の図示しない上流側の排気通路2内よりも酸素濃度の低い排気ガスが流れることになる。したがって、検出素子1に欠損6が生じている場合には、欠損6を通じてこのような酸素濃度の低い排気ガスが侵入する。この状況において、例えば内燃機関において燃料カットを実行する第2の制御または空燃比14を理論空燃比よりもリーンに変更する第3の制御を実行した後に、前述した通常の異常診断を実行すれば、検出素子1内外の気体に十分検出可能な酸素濃度差を発生させることができる。すなわち、触媒30が劣化していない状況においては、実施例1で詳述した第1の制御及び各診断を実行せずとも、第2の制御または第3の制御及び通常の異常診断によって信頼性の高い結果が得られると言える。なお、第2の制御や第3の制御を実行する前に、空燃比14を理論空燃比よりもリッチに変更する第4の制御を実行してもよい。この場合には通常の異常診断実行前に、より酸素濃度の低い排気ガスを検出素子1内に、欠損6を通じて予め侵入させておくことが可能である。 FIG. 7 is a schematic diagram showing another embodiment of the abnormality detection apparatus 100 according to the present invention. Further, in the present embodiment, the point that the oxygen sensor 10 is disposed in the exhaust passage 2 on the downstream side of the catalyst 30 is different from that in the first embodiment, and the ECU 50 in addition to the means described in the first embodiment, Except for functioning as first determination means for executing first determination described later, the configuration is the same as that of the abnormality detection apparatus 100 shown in FIG. However, the oxygen sensor 10 may be disposed, for example, at a position indicated by part B of the catalyst 30. The catalyst 30 is configured to oxidize emissions contained in exhaust gas, that is, to oxidize CO and HC to harmless CO 2 and H 2 O, or to reduce NOx to N 2 and O 2 . The exhaust gas is exhausted from an internal combustion engine (not shown) and reaches the exhaust passage 2 through the catalyst 30. Although the catalyst 30 gradually deteriorates with use, when the catalyst 30 has not deteriorated, the maximum oxygen storage capacity of the catalyst 30 is higher than that after deterioration. Since the catalyst 30 occludes oxygen, an exhaust gas having a lower oxygen concentration flows in the exhaust passage 2 on the downstream side of the catalyst 30 than in the upstream exhaust passage 2 (not shown) of the catalyst 30. Therefore, when the defect 6 is generated in the detection element 1, such an exhaust gas having a low oxygen concentration enters through the defect 6. In this situation, for example, after executing the second control for executing fuel cut in the internal combustion engine or the third control for changing the air-fuel ratio 14 to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the above-described normal abnormality diagnosis is executed. Thus, a sufficiently detectable oxygen concentration difference can be generated in the gas inside and outside the detection element 1. In other words, in a situation where the catalyst 30 has not deteriorated, the reliability is determined by the second control or the third control and the normal abnormality diagnosis without executing the first control and each diagnosis detailed in the first embodiment. It can be said that a high result is obtained. Note that the fourth control for changing the air-fuel ratio 14 to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio may be executed before executing the second control or the third control. In this case, the exhaust gas having a lower oxygen concentration can be introduced into the detection element 1 in advance through the defect 6 before the normal abnormality diagnosis is performed.

一方、触媒30が劣化した場合には、触媒30の最大酸素吸蔵能も低下している。そのため、触媒30を通過して排気通路2内に流れる排気ガスの酸素濃度は、触媒30が劣化する前の酸素濃度と比較して高くなってしまう。したがって、検出素子1に欠損6が生じている場合には、触媒が劣化していない場合と比較して酸素濃度の高い排気ガスが欠損6を通じて侵入することになる。このような状況においては、触媒の劣化具合によっては、第2の制御または第3の制御を実行した後に通常の異常診断を実行した場合であっても、酸素センサ10の検出素子1に欠損6が生じている場合に、検出素子1内外の気体に十分検出可能な酸素濃度差を発生させることができない可能性がある。また、第2の制御や第3の制御を実行する前に、空燃比14を理論空燃比よりもリッチに変更する第4の制御を実行した場合でも、程度の差はあるものの、やはり触媒30の劣化具合によっては同様のことが言える。すなわち、触媒30が劣化している場合には通常の異常診断に基づき酸素センサ10の異常を検出するのが困難である。   On the other hand, when the catalyst 30 deteriorates, the maximum oxygen storage capacity of the catalyst 30 also decreases. Therefore, the oxygen concentration of the exhaust gas that passes through the catalyst 30 and flows into the exhaust passage 2 becomes higher than the oxygen concentration before the catalyst 30 deteriorates. Therefore, when the defect 6 is generated in the detection element 1, the exhaust gas having a higher oxygen concentration enters through the defect 6 as compared with the case where the catalyst is not deteriorated. In such a situation, depending on the degree of deterioration of the catalyst, even if the normal abnormality diagnosis is executed after executing the second control or the third control, the detection element 1 of the oxygen sensor 10 has a defect 6. When this occurs, there is a possibility that a sufficiently detectable oxygen concentration difference cannot be generated in the gas inside and outside the detection element 1. Even when the fourth control for changing the air-fuel ratio 14 to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio is executed before the second control or the third control is executed, there is still a difference in degree, but the catalyst 30 is still used. The same can be said depending on the degree of deterioration. That is, when the catalyst 30 is deteriorated, it is difficult to detect an abnormality of the oxygen sensor 10 based on a normal abnormality diagnosis.

このような状況に対し本実施例では、触媒30の最大酸素吸蔵能を経時的に、例えば内燃機関始動毎に計測し、最大酸素吸蔵能が所定値より低下している場合、つまり触媒30が劣化していると判断した場合においては、実施例1で詳述した第1の制御及び各診断を実行することで、酸素センサ10の異常を安定して検出可能である。すなわち、通常の異常診断を実行した場合には上述したように酸素センサ10の異常の検出が困難であっても、第1の制御実行時の酸素センサ10の出力電圧11に基づいて実施例1で詳述した各診断を実行すれば、出力電圧11が次第に低下する現象を捉えて異常あり、と診断可能である。また、このように触媒30劣化前と劣化後で第1の制御と第2の制御または第3の制御とを使い分けることで、酸素センサ10の異常をより好適に検出可能である。すなわち、実施例1で詳述した第1の制御及び各診断を実行せずに、第2の制御または第3の制御及び通常の診断を実行する場合には、排気ガスに含まれるエミッションを低減できる等の利点がある。なお、最大酸素吸蔵能の経時的な計測は内燃機関の始動毎でなくてもよく、例えばカレンダタイマー等を備えて触媒30の劣化具合を経時的に把握できる一定期間毎に計測できればよい。   In this embodiment, in this embodiment, the maximum oxygen storage capacity of the catalyst 30 is measured over time, for example, every time the internal combustion engine is started, and when the maximum oxygen storage capacity is lower than a predetermined value, that is, the catalyst 30 When it is determined that the sensor is deteriorated, the abnormality of the oxygen sensor 10 can be stably detected by executing the first control and each diagnosis detailed in the first embodiment. That is, when a normal abnormality diagnosis is executed, even if it is difficult to detect an abnormality of the oxygen sensor 10 as described above, the first embodiment is based on the output voltage 11 of the oxygen sensor 10 when the first control is executed. If each diagnosis detailed in the above is executed, it is possible to diagnose that there is an abnormality by capturing the phenomenon that the output voltage 11 gradually decreases. Further, by properly using the first control and the second control or the third control before and after deterioration of the catalyst 30, the abnormality of the oxygen sensor 10 can be detected more suitably. That is, when the second control or the third control and the normal diagnosis are executed without executing the first control and each diagnosis detailed in the first embodiment, the emission contained in the exhaust gas is reduced. There are advantages such as being able to. Note that the time-dependent measurement of the maximum oxygen storage capacity does not have to be performed every time the internal combustion engine is started. For example, it is sufficient if a calendar timer or the like is provided to measure the deterioration of the catalyst 30 at regular intervals.

さらに、本実施例では触媒30の劣化状態が把握困難となった場合に、以下に示すような第1の判定を実行することで酸素センサ10の異常を検出可能である。上述したように触媒30の最大酸素吸蔵能を経時的に計測した場合に、例えば径時変化による低下とは明らかに異なる急激な酸素吸蔵能の低下を検出したときには、この最大酸素吸蔵能の値には信頼性がないと言える。そのため、本実施例では、このような急激な低下を示す酸素吸蔵能を検出した場合には、第1の制御を実行せず、まず、第2の制御または第3の制御を実行する。その後通常の異常診断を実行し、検出素子1内外の気体の酸素濃度が正常な酸素センサ10における酸素濃度と逆転していることを示す出力信号、すなわち本実施例においては負電圧が所定のレベル以上で検出されたと判定した場合には、実施例1で詳述した第1の制御及び各診断を実行する。このように、第1の制御と第2の制御または第3の制御とを使い分けることで、酸素センサ10の異常をより好適に検出可能である。なお、酸素センサ10に異常が発生している可能性があるかどうかを検出するため、例えば上述した所定のレベルは、通常の異常診断で負電圧の発生あり、と判定する電圧レベルを設定している場合には、この電圧レベルよりも低く設定してもよい。また、電圧レベルまで設定せず、負の電圧が検出されたことをもって酸素センサに異常が発生している可能性あり、と診断することは当然可能である。また、第2または第3の制御を実行する前に、第4の制御を実行しても構わない。   Further, in this embodiment, when it is difficult to grasp the deterioration state of the catalyst 30, it is possible to detect an abnormality of the oxygen sensor 10 by executing the first determination as described below. As described above, when the maximum oxygen storage capacity of the catalyst 30 is measured over time, for example, when a sudden decrease in the oxygen storage capacity that is clearly different from the decrease due to a change with time is detected, the value of this maximum oxygen storage capacity is detected. Is not reliable. Therefore, in this embodiment, when the oxygen storage capacity indicating such a rapid decrease is detected, the first control is not executed, and the second control or the third control is executed first. Thereafter, a normal abnormality diagnosis is executed, and an output signal indicating that the oxygen concentration of the gas inside and outside the detection element 1 is reversed from the oxygen concentration in the normal oxygen sensor 10, that is, in this embodiment, the negative voltage is at a predetermined level. When it determines with having detected above, the 1st control and each diagnosis which were explained in full detail in Example 1 are performed. As described above, by properly using the first control and the second control or the third control, it is possible to detect the abnormality of the oxygen sensor 10 more suitably. In order to detect whether or not there is a possibility that an abnormality has occurred in the oxygen sensor 10, for example, the predetermined level described above is set to a voltage level that determines that a negative voltage is generated in a normal abnormality diagnosis. If it is, it may be set lower than this voltage level. In addition, it is naturally possible to diagnose that the oxygen sensor may be abnormal when a negative voltage is detected without setting the voltage level. Moreover, you may perform 4th control before performing 2nd or 3rd control.

また、種々のセンサや電子機器やECU50等への電源供給源として利用されるバッテリーを交換した場合やバッテリーの端子を外した場合には、バッテリー交換前に計測しメモリに記憶していた触媒30の最大酸素吸蔵能のデータが消滅してしまう場合がある。このような場合には、バッテリー交換等の前に経時的に計測していた触媒30の最大酸素吸蔵能とバッテリー交換後に計測する最大酸素吸蔵能とを比較することができなくなる。係る状況において、本実施例ではバッテリー交換等を行った場合には、上述した場合と同様、まず第2の制御または第3の制御を実行する。その後通常の異常診断を実行し、検出素子1内外の気体の酸素濃度が正常な酸素センサ10における酸素濃度と逆転していることを示す出力信号、すなわち本実施例においては負電圧が所定のレベル以上で検出されたと判定した場合には、実施例1で詳述した第1の制御及び各診断を実行する。バッテリー交換等をした後、第2の制御または第3の制御及び通常の異常診断を実行して酸素センサ10が正常であると診断した場合には、触媒30の最大酸素吸蔵能を引き続き経時的に計測することになる。なお、上述した所定のレベルは、通常の異常診断で負電圧の発生あり、と判定する電圧レベルを設定している場合には、この電圧レベルよりも低く設定してもよい。また、電圧レベルまで設定せず、負の電圧が検出されたことをもって酸素センサに異常ありと診断することは当然可能である。また、第2または第3の制御を実行する前に、第4の制御を実行してもよい。   In addition, when a battery used as a power supply source for various sensors, electronic devices, ECU 50, or the like is replaced or when a terminal of the battery is removed, the catalyst 30 measured and stored in the memory before the battery is replaced. The maximum oxygen storage capacity data may disappear. In such a case, it becomes impossible to compare the maximum oxygen storage capacity of the catalyst 30 measured over time before battery replacement or the like with the maximum oxygen storage capacity measured after battery replacement. In such a situation, in the present embodiment, when battery replacement or the like is performed, the second control or the third control is first executed as in the case described above. Thereafter, a normal abnormality diagnosis is executed, and an output signal indicating that the oxygen concentration of the gas inside and outside the detection element 1 is reversed from the oxygen concentration in the normal oxygen sensor 10, that is, in this embodiment, the negative voltage is at a predetermined level. When it determines with having detected above, the 1st control and each diagnosis which were explained in full detail in Example 1 are performed. When the oxygen sensor 10 is diagnosed as a result of executing the second control or the third control and the normal abnormality diagnosis after the battery replacement or the like, the maximum oxygen storage capacity of the catalyst 30 is continuously changed over time. Will be measured. Note that the predetermined level described above may be set lower than this voltage level when a voltage level is determined to determine that a negative voltage has occurred in normal abnormality diagnosis. It is naturally possible to diagnose that the oxygen sensor is abnormal when a negative voltage is detected without setting the voltage level. Further, the fourth control may be executed before the second or third control is executed.

次に、上述した触媒30の劣化状態が把握困難になった状況において、ECU50が酸素センサ10の異常検出を行う際に実行する制御について詳述する。図8は、触媒30の劣化状態が把握困難な状況においてECU50が酸素センサ10の異常検出を行う際に実行する第1の判定を含む制御をフローチャートで示す図である。図8に示すフローチャートにおいて、2重線で示すステップが第1の判定に係るステップである。ECU50は、例えば内燃機関の始動をトリガーにして第1の判定の制御を実行する(ステップ41)。続いて、ECU50は酸素センサ10の異常検出を実行するに際し、実施例1で前述した場合と同様、所定条件が成立したかどうかを判定する(ステップ42)。所定条件が成立していない場合には、ECU50は繰返しステップ42を実行する。所定条件が成立した場合には、ECU50は、メモリに記憶した触媒30の最大酸素吸蔵能のデータがあるかどうか判定する(ステップ43)。データが存在しない場合には、ECU50はステップ51を実行する。データが存在する場合には、ECU50はメモリに記憶された最大酸素吸蔵能が所定値以下であるかどうか判定する(ステップ44)。所定値より大きい場合には、ECU50はステップ46を実行する。所定値以下である場合には、ECU50は最大酸素吸蔵能が急激に低下したものかどうかを判定する(ステップ45)。なお、最大酸素吸蔵能が急激に低下した場合以外でも、最大酸素吸蔵能の把握が困難になった場合には、このステップにおいてしかるべき判定を実行することが可能である。急激に低下したものであると判定した場合には、ECU50はステップ43と同様、ステップ51を実行する。急激に低下したものでないと判定した場合には、ECU50は第1の制御を実行する(ステップ55)。続いて、ECU50は実施例1で詳述した各診断を実行し、酸素センサ10の異常の有無を判定する(ステップ56)。   Next, the control executed when the ECU 50 detects an abnormality of the oxygen sensor 10 in the situation where the deterioration state of the catalyst 30 becomes difficult to grasp will be described in detail. FIG. 8 is a flowchart showing a control including a first determination executed when the ECU 50 detects an abnormality of the oxygen sensor 10 in a situation where it is difficult to grasp the deterioration state of the catalyst 30. In the flowchart shown in FIG. 8, a step indicated by a double line is a step related to the first determination. The ECU 50 executes the first determination control using, for example, the start of the internal combustion engine as a trigger (step 41). Subsequently, when executing the abnormality detection of the oxygen sensor 10, the ECU 50 determines whether or not a predetermined condition is satisfied as in the case described above in the first embodiment (step 42). If the predetermined condition is not satisfied, the ECU 50 executes step 42 repeatedly. If the predetermined condition is satisfied, the ECU 50 determines whether there is data on the maximum oxygen storage capacity of the catalyst 30 stored in the memory (step 43). If there is no data, the ECU 50 executes step 51. If the data exists, the ECU 50 determines whether or not the maximum oxygen storage capacity stored in the memory is equal to or less than a predetermined value (step 44). If it is greater than the predetermined value, the ECU 50 executes step 46. If it is less than or equal to the predetermined value, the ECU 50 determines whether or not the maximum oxygen storage capacity has suddenly decreased (step 45). In addition, even when the maximum oxygen storage capacity is suddenly decreased, when it becomes difficult to grasp the maximum oxygen storage capacity, it is possible to execute an appropriate determination in this step. If it is determined that the battery has suddenly decreased, the ECU 50 executes step 51 as in step 43. If it is determined that it is not a sudden drop, the ECU 50 executes the first control (step 55). Subsequently, the ECU 50 executes each diagnosis detailed in the first embodiment, and determines whether or not the oxygen sensor 10 is abnormal (step 56).

また、ステップ43またはステップ45において、ステップ51を実行することになった場合には、ECU50は第1の制御を実行せずに、第2または第3の制御を実行する。続いて、ECU50は通常の異常診断を実行し(ステップ52)、酸素センサ10から所定のレベル以上の負電圧が発生しているかどうかを判定する(ステップ53)。所定のレベル以上の負電圧が発生している場合には、酸素センサ10に異常が発生している可能性が高いと推定し、ECU50はステップ55において第1の制御を実行する。所定のレベル以上の負電圧が発生していない場合には、酸素センサ10は正常であると判定して(ステップ54)、酸素センサ10の異常の検出を終了する。一方、ステップ44において、最大酸素吸蔵能が所定値より大きいと判定した場合には、ECU50はステップ46において、第2または第3の制御を実行する(ステップ46)。続いて、ECU50は通常の異常診断を実行し(ステップ47)、酸素センサ10から負電圧が発生しているかどうかを判定する(ステップ48)。負電圧が発生していなければ、ECU50は酸素センサ10は正常であると判定し(ステップ49)、負電圧が発生していれば、ECU50は酸素センサ10に異常ありと判定する(ステップ50)。以上により、触媒30の劣化状態が把握困難な場合に、第1の制御と第2の制御または第3の制御とを使い分けることで、酸素センサ10の異常をより好適に検出可能である。   Further, when step 51 is to be executed in step 43 or step 45, the ECU 50 executes the second or third control without executing the first control. Subsequently, the ECU 50 performs normal abnormality diagnosis (step 52), and determines whether or not a negative voltage of a predetermined level or higher is generated from the oxygen sensor 10 (step 53). When a negative voltage of a predetermined level or higher is generated, it is estimated that there is a high possibility that an abnormality has occurred in the oxygen sensor 10, and the ECU 50 executes the first control in step 55. If a negative voltage of a predetermined level or higher is not generated, it is determined that the oxygen sensor 10 is normal (step 54), and the abnormality detection of the oxygen sensor 10 is terminated. On the other hand, if it is determined in step 44 that the maximum oxygen storage capacity is greater than the predetermined value, the ECU 50 executes second or third control in step 46 (step 46). Subsequently, the ECU 50 performs normal abnormality diagnosis (step 47), and determines whether or not a negative voltage is generated from the oxygen sensor 10 (step 48). If the negative voltage is not generated, the ECU 50 determines that the oxygen sensor 10 is normal (step 49). If the negative voltage is generated, the ECU 50 determines that the oxygen sensor 10 is abnormal (step 50). . As described above, when the deterioration state of the catalyst 30 is difficult to grasp, it is possible to detect the abnormality of the oxygen sensor 10 more suitably by properly using the first control, the second control, or the third control.

本実施例に係る異常検出装置100の構成は、ECU50が実施例2で前述した手段に加えて、さらに後述する第2の判定を実行する第2の判定手段として機能する以外、図1に示す異常検出装置100と同一の構成である。また、酸素センサ10の排気通路2への配設位置も、実施例2のように触媒30の下流側に限定されるものではない。   The configuration of the abnormality detection apparatus 100 according to the present embodiment is shown in FIG. 1 except that the ECU 50 functions as a second determination means for executing a second determination described later in addition to the means described in the second embodiment. The configuration is the same as that of the abnormality detection apparatus 100. Further, the arrangement position of the oxygen sensor 10 in the exhaust passage 2 is not limited to the downstream side of the catalyst 30 as in the second embodiment.

本実施例では、前述した第2の制御または第3の制御を実行した後に、酸素センサ10の出力電圧を通常の異常診断のようにある瞬間において単独に検出する。さらに、この出力電圧の検出は経時的に、例えば内燃機関の始動毎に実行される。なお、酸素センサ10の出力電圧を連続的に検出することを制限するものではない。また、経時的に出力電圧を検出する制御の実行は内燃機関の始動毎でなくてもよい。   In this embodiment, after the second control or the third control described above is executed, the output voltage of the oxygen sensor 10 is detected independently at a certain moment as in a normal abnormality diagnosis. Further, the detection of the output voltage is performed with time, for example, every time the internal combustion engine is started. In addition, it does not restrict | limit detecting the output voltage of the oxygen sensor 10 continuously. Further, the control for detecting the output voltage with time may not be performed every time the internal combustion engine is started.

出力電圧を検出する制御を経時的に実行した後、本実施例ではさらに、検出した複数の出力電圧が以下に示す所定の条件を満たしているかどうか判定する。すなわち、検出した複数の出力電圧において、例えば所定のレベル以上の負電圧が所定回数以上存在するかどうか判定する。このような条件を満たしていると判定した場合には、酸素センサ10に異常が発生している可能性があると言える。この判定後に、実施例1で詳述した第1の制御及び各診断を実行すれば、酸素センサ10の異常の有無をより好適に検出可能である。すなわち、通常は例えば内燃機関の始動毎に第2または第3の制御を実行した後出力電圧の検出を実行して酸素センサ10に異常が発生している可能性があるかどうか判定する。その後、異常が発生している可能性ありと判定した後に限り、第1の制御及び各診断を実行するので、排気ガスに含まれるエミッションの低減を図ることが可能である。なお、上述した第2または第3の制御を実行する前に、第4の制御を実行しても構わない。   After executing the control for detecting the output voltage over time, in this embodiment, it is further determined whether or not the detected plurality of output voltages satisfy a predetermined condition shown below. That is, it is determined whether, for example, a negative voltage having a predetermined level or more exists more than a predetermined number of times in the detected plurality of output voltages. If it is determined that such a condition is satisfied, it can be said that there is a possibility that an abnormality has occurred in the oxygen sensor 10. After the determination, if the first control and each diagnosis detailed in the first embodiment are executed, it is possible to detect the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor 10 more suitably. That is, normally, for example, every time the internal combustion engine is started, the second or third control is executed and then the output voltage is detected to determine whether or not there is a possibility that an abnormality has occurred in the oxygen sensor 10. Thereafter, only after it is determined that there is a possibility that an abnormality has occurred, the first control and each diagnosis are executed. Therefore, it is possible to reduce emissions contained in the exhaust gas. Note that the fourth control may be executed before the second or third control described above is executed.

次に、上述した状況においてECU50が酸素センサ10の異常検出を行う際に実行する制御について図9に基づいて詳述する。図9は、ECU50が酸素センサ10の異常検出を行う際に実行する第2の判定を含む制御をフローチャートで示す図である。図9に示すフローチャートにおいて、2重線で示すステップが第2の判定に係るステップである。ECU50は、例えば内燃機関の始動をトリガーにして本実施例に係る第2の判定を実行する(ステップ61)。続いて、ECU50は実施例1で前述した所定の条件が成立しているかどうか判定する(ステップ62)。所定の条件が成立していない場合には、ECU50は引き続きステップ62を実行する。所定の条件が成立した場合には、ECU50は酸素センサ10の出力電圧を検出する(ステップ63)。続いて、ECU50は所定のレベル以上の負電圧が、所定数以上検出されたかどうか判定する(ステップ64)。ステップ64を満たさない場合には、ECU50は酸素センサ10が正常であると判定する(ステップ65)。ステップ64を満たす場合には、ECU50は第1の制御を実行する(ステップ66)。続いて、ECU50は各診断を実行し、酸素センサ10の異常の有無を判定する(ステップ67)。以上により、経時的に検出した出力電圧に基づいて異常が発生している可能性あり、と判定した後に限り、第1の制御及び各診断を実行する異常検出が実現可能である。   Next, the control executed when the ECU 50 detects the abnormality of the oxygen sensor 10 in the above-described situation will be described in detail with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a control including a second determination executed when the ECU 50 detects an abnormality of the oxygen sensor 10. In the flowchart shown in FIG. 9, a step indicated by a double line is a step related to the second determination. The ECU 50 executes the second determination according to the present embodiment using, for example, the start of the internal combustion engine as a trigger (step 61). Subsequently, the ECU 50 determines whether or not the predetermined condition described in the first embodiment is satisfied (step 62). If the predetermined condition is not satisfied, the ECU 50 continues to execute step 62. If the predetermined condition is satisfied, the ECU 50 detects the output voltage of the oxygen sensor 10 (step 63). Subsequently, the ECU 50 determines whether a predetermined number or more of negative voltages of a predetermined level or higher have been detected (step 64). If step 64 is not satisfied, the ECU 50 determines that the oxygen sensor 10 is normal (step 65). If step 64 is satisfied, the ECU 50 executes the first control (step 66). Subsequently, the ECU 50 executes each diagnosis and determines whether or not the oxygen sensor 10 is abnormal (step 67). As described above, the abnormality detection that executes the first control and each diagnosis can be realized only after it is determined that an abnormality may have occurred based on the output voltage detected over time.

なお、上述した各実施例における判定時の所定値、所定時間、所定回数及び負電圧の所定のレベル等は、例えば実験等によって最適な数値が求められるものであり、また、酸素センサ10の構造や設置位置や適用する内燃機関や内燃機関の運転条件等の違いによって、適宜設定してよい。以上により、酸素センサ10の異常をより好適に検出する異常検出装置100を実現することができる。   It should be noted that the predetermined value, the predetermined time, the predetermined number of times, the predetermined level of the negative voltage, and the like at the time of determination in each of the above-described embodiments are obtained by optimum values by, for example, experiments, etc. It may be set as appropriate depending on the installation position, the internal combustion engine to be applied, the operating conditions of the internal combustion engine, and the like. As described above, the abnormality detection apparatus 100 that detects an abnormality of the oxygen sensor 10 more appropriately can be realized.

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。   The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明に係る異常検出装置100の模式図である。1 is a schematic diagram of an abnormality detection apparatus 100 according to the present invention. ECU50が酸素センサ10の異常を検出する際に実行する制御をフローチャートで示す図である。It is a figure which shows the control performed when ECU50 detects the abnormality of the oxygen sensor 10 with a flowchart. ECU50が検出した酸素センサ10の出力電圧11aを示す図である。It is a figure which shows the output voltage 11a of the oxygen sensor 10 which ECU50 detected. 第1の制御をフローチャートで示す図である。It is a figure which shows 1st control with a flowchart. 第1の診断をフローチャートで示す図である。It is a figure which shows a 1st diagnosis with a flowchart. ECU50が検出した酸素センサ10の出力信号11bを示す図である。It is a figure which shows the output signal 11b of the oxygen sensor 10 which ECU50 detected. 本発明に係る異常検出装置100の他の実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other Example of the abnormality detection apparatus 100 which concerns on this invention. ECU50が酸素センサ10の異常検出を行う際に実行する第1の判定を含む制御をフローチャートで示す図である。It is a figure which shows the control including the 1st determination performed when ECU50 performs abnormality detection of the oxygen sensor 10 with a flowchart. ECU50が酸素センサ10の異常検出を行う際に実行する第2の判定を含む制御をフローチャートで示す図である。It is a figure which shows the control including the 2nd determination performed when ECU50 performs abnormality detection of the oxygen sensor 10 with a flowchart. 一般的な酸素センサにおける検出素子部を示した図である。It is the figure which showed the detection element part in a common oxygen sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 検出素子
2 排気通路
3 撥水フィルタ
4 シールド
5 大気孔
6 欠損
10 酸素センサ
11a、11b 出力信号
12 第1しきい値
13 第2しきい値
14 空燃比
15 第1目標値
16 第2目標値
17a、17b ポイント
18 出力電圧11aの上方ピーク値
19 出力電圧11aの下方ピーク値
20 出力電圧11aの振幅
21a、21b 負電圧
22 出力電圧11bの上方ピーク値
23 FB不能到達時間
25 上方ピーク値を結ぶ直線
30 触媒
50 ECU
100 異常検出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection element 2 Exhaust passage 3 Water repellent filter 4 Shield 5 Atmospheric hole 6 Deletion 10 Oxygen sensor 11a, 11b Output signal 12 1st threshold value 13 2nd threshold value 14 Air fuel ratio 15 1st target value 16 2nd target value 17a, 17b Point 18 Upper peak value of the output voltage 11a 19 Lower peak value of the output voltage 11a 20 Amplitude of the output voltage 11a 21a, 21b Negative voltage 22 Upper peak value of the output voltage 11b 23 FB impossible arrival time 25 Connect the upper peak value Straight line 30 Catalyst 50 ECU
100 Abnormality detection device

Claims (12)

第1のガスと第2のガスとの間に配置され、前記第1のガスと前記第2のガスとの酸素分圧差に応じた起電力を発生する検出素子を備えた酸素センサの異常検出装置であって、
前記第2のガスは、内燃機関が所定の空燃比で混合気を燃焼させた際に排気する排気ガスであり、
前記酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行する診断手段と、
前記診断手段が前記酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行する前に、前記酸素センサの出力信号に対して設定したしきい値を通過した際の該酸素センサの第1の出力信号に基づき、前記混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンまたはリッチに変更する第1の制御を実行する第1の制御手段とを有することを特徴とする酸素センサの異常検出装置。
Anomaly detection of an oxygen sensor provided with a detection element that is arranged between the first gas and the second gas and generates an electromotive force according to an oxygen partial pressure difference between the first gas and the second gas A device,
The second gas is an exhaust gas that is exhausted when the internal combustion engine burns the air-fuel mixture at a predetermined air-fuel ratio,
Diagnostic means for executing control for diagnosing the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor;
Before the diagnosis means performs control for diagnosing the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor, the first output signal of the oxygen sensor when the threshold value set for the output signal of the oxygen sensor is passed. And an oxygen sensor abnormality detection device comprising: first control means for executing first control for changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to leaner or richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
前記診断手段が、前記第1の制御手段が前記第1の制御を実行した際の前記酸素センサの第2の出力信号に基づき、該酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行することを特徴とする請求項1記載の酸素センサの異常検出装置。 The diagnostic means executes control for diagnosing the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor based on the second output signal of the oxygen sensor when the first control means executes the first control. The oxygen sensor abnormality detection device according to claim 1, wherein: 前記診断手段が、前記第2の出力信号のピーク値が、所定回数連続して所定値以上変化したことを検出して異常あり、と診断する制御を実行することを特徴とする請求項2記載の酸素センサの異常検出装置。 3. The control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the peak value of the second output signal has changed a predetermined value or more continuously for a predetermined number of times. Oxygen sensor abnormality detection device. 前記診断手段が、前記第2の出力信号の振幅が、所定回数連続して所定値以上変化したことを検出して異常あり、と診断する制御を実行することを特徴とする請求項2記載の酸素センサの異常検出装置。 3. The control according to claim 2, wherein the diagnosis unit executes control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the amplitude of the second output signal continuously changes a predetermined value or more for a predetermined number of times. Oxygen sensor abnormality detection device. 前記診断手段が、前記第2の出力信号のピーク値が、所定回数連続してゼロとなったことを検出して異常あり、と診断する制御を実行することを特徴とする請求項2記載の酸素センサの異常検出装置。 3. The control according to claim 2, wherein the diagnosis unit executes control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the peak value of the second output signal is continuously zero for a predetermined number of times. Oxygen sensor abnormality detection device. 前記診断手段が、前記第2の出力信号のピーク値が、所定回数連続して、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号となったことを検出して異常あり、と診断する制御を実行することを特徴とする請求項2記載の酸素センサの異常検出装置。 The diagnostic means indicates that the peak value of the second output signal continues for a predetermined number of times, and the oxygen concentration of the gas contacting the inner and outer surfaces of the detection element is reversed from the oxygen concentration in a normal oxygen sensor. 3. The oxygen sensor abnormality detection device according to claim 2, wherein control for diagnosing that there is an abnormality by detecting that the output signal has been performed is executed. 前記酸素センサの前記第2の出力信号が前記しきい値を通過しないことに起因して前記第1の制御が停止した場合に、前記診断手段が、該第1の制御の停止が所定時間内に発生していることを検出して異常あり、と診断する制御を実行することを特徴とする請求項2記載の酸素センサの異常検出装置。 When the first control is stopped due to the second output signal of the oxygen sensor not passing through the threshold value, the diagnosis means stops the first control within a predetermined time. The oxygen sensor abnormality detection device according to claim 2, wherein control for diagnosing that there is an abnormality by detecting occurrence of the abnormality is executed. 前記診断手段が、前記第1の制御手段が前記空燃比を理論空燃比よりもリッチまたはリーンに変更した回数が、所定時間内に所定回数以下であることを検出して異常あり、と診断する制御を実行することを特徴とする請求項2記載の酸素センサの異常検出装置。 The diagnostic means detects that the number of times the first control means has changed the air / fuel ratio to be richer or leaner than the stoichiometric air / fuel ratio is less than or equal to a predetermined number of times within a predetermined time and diagnoses that there is an abnormality. The oxygen sensor abnormality detection device according to claim 2, wherein control is executed. 前記内燃機関において燃料カットを行う第2の制御と、
前記空燃比を理論空燃比よりもリーンに変更する第3の制御と、
前記第2の制御を実行する前、または前記第3の制御を実行する前に、前記空燃比を理論空燃比よりもリッチに変更する第4の制御との少なくとも1つを実行する第2の制御手段を有し、
前記第2の制御手段が前記第2から第4の制御の少なくとも1つを実行した後の前記酸素センサの出力信号に基づき、前記酸素センサの異常の有無を診断する制御を実行する診断手段をさらに有することを特徴とする請求項1から8いずれか1項記載の酸素センサの異常検出装置。
A second control for performing fuel cut in the internal combustion engine;
A third control for changing the air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio;
Before executing the second control or before executing the third control, execute at least one of the fourth control for changing the air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Having control means,
Diagnostic means for executing control for diagnosing the presence or absence of abnormality of the oxygen sensor based on an output signal of the oxygen sensor after the second control means executes at least one of the second to fourth controls; The oxygen sensor abnormality detection device according to any one of claims 1 to 8, further comprising:
前記酸素センサを前記内燃機関に接続した排気通路において、該排気通路が備える触媒の下流側に配設し、
前記触媒劣化時には、前記第1の制御手段が前記第1の制御を実行することを特徴とする請求項9記載の酸素センサの異常検出装置。
In the exhaust passage where the oxygen sensor is connected to the internal combustion engine, disposed on the downstream side of the catalyst provided in the exhaust passage,
The oxygen sensor abnormality detection device according to claim 9, wherein the first control unit executes the first control when the catalyst is deteriorated.
前記触媒の劣化状態が把握困難な場合に、前記第2の制御手段が前記第2から第4の制御の少なくとも1つを実行した後の前記酸素センサの出力信号が、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号であるかどうか判定する制御を実行する第1の判定手段を有し、
前記第1の判定手段が、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号であると判定した場合に、前記第1の制御手段が、前記第1の制御を実行することを特徴とする請求項10記載の酸素センサの異常検出装置。
When the deterioration state of the catalyst is difficult to grasp, the output signal of the oxygen sensor after the second control means executes at least one of the second to fourth controls is output to the inner and outer surfaces of the detection element. First determining means for executing control for determining whether or not the oxygen concentration of the gas in contact is an output signal indicating that the oxygen concentration in the normal oxygen sensor is reversed;
When the first determination means determines that the oxygen concentration of the gas contacting the inner and outer surfaces of the detection element is an output signal indicating that the oxygen concentration in the normal oxygen sensor is reversed, the first determination means The oxygen sensor abnormality detection device according to claim 10, wherein a control unit executes the first control.
前記第2の制御手段が前記第2から第4の制御の少なくとも1つを実行した後の前記酸素センサの出力信号を経時的に検出し、経時的に検出した該出力信号において、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号が、所定数以上存在するかどうかを判定する制御を実行する第2の判定手段を有し、
前記第2の判定手段が、前記検出素子内外面に接触する気体の酸素濃度が正常な酸素センサにおける酸素濃度と逆転していることを示す出力信号が、所定数以上存在すると判定した場合に、前記第1の制御手段が、前記第1の制御を実行することを特徴とする請求項9記載の酸素センサの異常検出装置。
The output signal of the oxygen sensor after the second control means executes at least one of the second to fourth controls is detected over time, and in the output signal detected over time, the detection element There is a second determination means for executing control for determining whether or not there is a predetermined number or more of output signals indicating that the oxygen concentration of the gas in contact with the inner and outer surfaces is opposite to the oxygen concentration in a normal oxygen sensor. And
When the second determination means determines that there is a predetermined number or more of output signals indicating that the oxygen concentration of the gas in contact with the inner and outer surfaces of the detection element is reversed from the oxygen concentration in a normal oxygen sensor, The oxygen sensor abnormality detection device according to claim 9, wherein the first control unit executes the first control.
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